Fti it i tiiFonti e sistemi energetici Modulo diModulo di ... · 9Energia solare 9Il sole ... generazione di vapore (produzione di energia elettrica); ... reti e sotto opportune condizioni

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il TerritorioII anno - Curriculum Ambiente

F ti i t i ti iFonti e sistemi energeticiModulo di Fonti energetiche rinnovabiliModulo di Fonti energetiche rinnovabili

(3 CFU)(3 C U)

a. a. 2010/11Elisa Moretti

Università degli Studi di PerugiaDipartimento di Ingegneria Industriale, sezione di Fisica Tecnica

[email protected]://www.crbnet.it/FisicaTecnica/

Contenuti del corsoI i ti i d il l d ll f ti i biliI consumi energetici ed il ruolo delle fonti rinnovabili

Classificazione delle fonti energetiche rinnovabili.Panorama energetico mondiale, europeo ed italiano.Impiego e prospettive delle fonti rinnovabili: panorama mondiale e nazionaleImpiego e prospettive delle fonti rinnovabili: panorama mondiale e nazionale.

Energia solareIl sole, caratteristiche dell’energia solare. Stima della disponibilità per un sito.S l t i i t i di t i d i i hi t i i d ll’ i lSolare termico: sistemi di captazione ed impieghi termici dell’energia solare.Tipologie di impianti e criteri di progettazioneSolare fotovoltaico: la conversione fotovoltaica, elementi di progettazione e

li i t i i N ti l’i ti i d l f t lt i ilanalisi tecnico-economica. Normativa per l’incentivazione del fotovoltaico: ilterzo conto energia 2011- 2013.Esempi di progettazione di impianti di piccola e media taglia.

Energia dalle biomasse e dai rifiutiClassificazione delle biomasse, stima della disponibilità.Impieghi termici ed elettrici, biocombustibili, schemi di impianti.E i d i ifi ti t l i i RSU V l t i d ll’i ttEnergia dai rifiuti: termovalorizzazione RSU. Valutazione dell’impattoambientale e analisi tecnico-economica.Esempi di progettazione di impianti alimentati a biomassa.

Energia eolicaCaratteristiche principali, stima della disponibilità per un sitoAerogeneratori e centrali eoliche. Impatto ambientale e valutazioni tecnico-

i h

2a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili – E. Moretti

economiche.Visita presso impianti ad energia rinnovabile.

Testi consigliati e modalità di esame

• F. Asdrubali, Fonti energetiche rinnovabili, Morlacchi Editore, 2006.

• MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO:

La verifica del profitto consiste nell’elaborazione di una tesina (progetto di unimpianto fotovoltaico) e in una prova orale.

L’elaborato deve essere consegnato almeno 10 giorni prima della prova di esame.


1. I consumi energetici ed il ruolo delle fontiruolo delle fonti

rinnovabili

Cl ifi i d ll f ti ti hClassificazione delle fonti energetiche.

Consumi di energia per fonti: il panorama energetico mondiale, l it i ti it lila situazione energetica italiana, il ruolo e le prospettive delle fonti rinnovabili in Italia e nel mondo.


Classificazione delle fonti rinnovabili

Si definiscono fonti rinnovabili di energia quelle fonti che a differenza deiSi definiscono fonti rinnovabili di energia quelle fonti che, a differenza deicombustibili fossili e nucleari, possono essere considerate virtualmenteinesauribili, ovvero il loro ciclo di produzione, o riproduzione, presenta tempicaratteristici comparabili con quelli del consumo da parte degli utenti.

T l f i i bili d i d ll f i i d ll’ i lTutte le fonti rinnovabili derivano dalla fonte primaria dell’energia solare:idraulica, eolica, delle biomasse, delle onde e delle correnti marine.

Un’altra fonte primaria considerata rinnovabile è l’energia geotermica, chederiva dai fenomeni che hanno luogo nei sistemi profondi della crostade a da e o e c e a o uogo e s s e p o o d de a c os aterrestre.

a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili – E. Moretti 55


Secondo l’IEA (International Energy Agency) le fontiSecondo l IEA (International Energy Agency), le fonti energetiche rinnovabili possono essere raggruppate nelle

seguenti categorie:

11 BiomasseBiomasse biocombustibilibiocombustibili ee rifiutirifiuti:: biomassabiomassa solidasolida prodottiprodotti

g g

1.1. Biomasse,Biomasse, biocombustibilibiocombustibili ee rifiutirifiuti:: biomassabiomassa solida,solida, prodottiprodottianimali,animali, gas/liquidigas/liquidi dada biomassa,biomassa, rifiutirifiuti solidisolidi urbaniurbani (frazione(frazionerinnovabile)rinnovabile);;))

2.2. EnergiaEnergia idraulicaidraulica:: largelarge && smallsmall hydrohydro;;

3.3. FontiFonti alternativealternative oo nuovenuove:: energiaenergia geotermicageotermica,, energiaenergia solaresolare(termico(termico ee fotovoltaico),fotovoltaico), energiaenergia eolicaeolica,, energiaenergia delledelle mareemaree,, delledelleondeonde ee deglidegli oceanioceaniondeonde ee deglidegli oceanioceani..



Un’altra classificazione è quella fornita dall’ISES (International Solar

Energia eolica;Energia eolica;

Energy Society), che si differenzia da quella fornita dall’IEA in quanto non considera come rinnovabile l’energia ottenibile dai rifiuti:

Energia eolica;Energia eolica;Energia solare: termico e fotovoltaico;Energia solare: termico e fotovoltaico;Energia idraulica: Energia idraulica: smallsmall hydrohydro;;gg yyBiomasse: biomassa solida, prodotti animali, gas/liquidi da Biomasse: biomassa solida, prodotti animali, gas/liquidi da biomassa, legna, biodiesel;biomassa, legna, biodiesel;E i t iE i t iEnergia geotermica;Energia geotermica;Energia delle onde e delle maree.Energia delle onde e delle maree.

La classificazione a cui si fa riferimento è quella indicata dall’ENEA (Ente perle Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente), ancora più ampia in quanto,g , g ), p p q ,oltre alle tipologie di risorse energetiche rinnovabili elencate dall’IEA,include, tra le biomasse, tutte le frazioni dei rifiuti solidi urbani e la

t i “l i il ti”


categoria “legna e assimilati”

Biomasse• Sono tutte le sostanze di origine biologica in forma non fossile:

residui agro-forestali;residui agro-forestali;scarti alimentari;reflui dalla zootecnia ;;RSU;specie vegetali coltivate ad hoc e alghe;

• L’energia delle biomasse può essere ricondotta a quella solare (sintesi clorofilliana);

• Sono rinnovabili, purché l’impiego non superi le capacità di rinnovamento.

• Possibili svantaggi: eccessiva • Vantaggi ambientali (smaltimento)e socio economici (recupero didispersione sul territorio e

stagionalità che possono rendere

e socio economici (recupero diaree marginali spesso abbandonateper colture destinate alla produzione


la filiera troppo lunga; per colture destinate alla produzioneenergetica);

BiomasseCaratteristiche chimico fisiche e possibili tecnologie di conversione energetica


BiomasseLe alternative più valide per l’impiego energetico delle biomasse, tenuto contodel grado di maturità e dell’effettiva applicabilità delle relative tecnologie, sono

i i l t l tila combustione diretta, con conseguente produzione di calore dautilizzare per il riscaldamento domestico civile ed industriale o per la

principalmente le seguenti:

utilizzare per il riscaldamento domestico, civile ed industriale o per lagenerazione di vapore (produzione di energia elettrica);la produzione a partire da legno, residui agricoli o rifiuti solidi urbani, di

b tibil di t ifi i d tili lgas combustibile, mediante gassificazione, da utilizzare per laconversione energetica;la trasformazione della biomassa in assenza di aria in una frazionela trasformazione della biomassa, in assenza di aria, in una frazionegassosa, in una frazione liquida oleosa ed in un prodotto solidomediante il processo della pirolisi (il calore necessario al processo vienetotalmente fornito dall’esterno in assenza di aria, oppure in presenza ditotalmente fornito dall esterno in assenza di aria, oppure in presenza diuna limitata quantità di agenti ossidanti, nel caso in cui il calore vieneprodotto internamente alla massa mediante la combustione di una suaparte);p );la trasformazione in combustibili liquidi di particolari categorie dibiomasse coltivate, con la produzione di biodiesel e di etanolo;


la possibilità di produrre biogas mediante fermentazione anaerobica direflui zootecnici, civili o agroindustriali.

Biomasse: impiego in Italia

Le biomasse utilizzate per scopi energetici in Italia provengonoLe biomasse utilizzate per scopi energetici in Italia provengonoLe biomasse utilizzate per scopi energetici in Italia provengono Le biomasse utilizzate per scopi energetici in Italia provengono dal comparto dal comparto agricolo e forestale, agroagricolo e forestale, agro--industriale e dai industriale e dai

rifiuti solidi urbanirifiuti solidi urbanirifiuti solidi urbanirifiuti solidi urbani..

L’impiegoL’impiego delledelle biomassebiomasse agricole,agricole, forestaliforestali eded agroagro--industrialiindustrialipuòpuò essereessere considerataconsiderata idoneaidonea soprattuttosoprattutto perper lala forniturafornitura didipp pp ppenergiaenergia termicatermica eded elettricaelettrica adad unauna serieserie didi utenzeutenze tipichetipiche delledelleareearee rurali,rurali, qualiquali lala zootecnia,zootecnia, l’industrial’industria agroalimentare,agroalimentare, leleggcomunitàcomunità montane,montane, lele comunitàcomunità domesticodomestico--rurali,rurali,particolarmenteparticolarmente perper quantoquanto riguardariguarda l’autoproduzionel’autoproduzione eel’autoconsumol’autoconsumo..


Biomasse Biomasse -- RSURSUI rifiuti solidi urbani, invece, interessano soprattutto le aziende municipalizzate

che esplicano anche un servizio di fornitura di energia elettrica o diche esplicano anche un servizio di fornitura di energia elettrica o di teleriscaldamento.

T tt i l t d i d i ifi ti b i d tti i It li iTuttavia la stragrande maggioranza dei rifiuti urbani prodotti in Italia viene, oggi, smaltito in discarica.

Compost + CDR10% Incenerimento

Compost selezionato

4%altro5% 10% Incenerimento

9%4% 5%

Discarica

G ti d i RSU i It li ll’ 2004G ti d i RSU i It li ll’ 2004

Discarica72%


Gestione dei RSU in Italia nell’anno 2004Gestione dei RSU in Italia nell’anno 2004

Energia IdraulicaDeriva dall’energia solare: ciclo delle acqueRuolo fondamentale dell’Italia: nel 1960 il 75% dell’energia elettrica proveniva daidroelettrico poi negli anni 90 è divenuta solo il 16%idroelettrico, poi negli anni 90 è divenuta solo il 16%Rendimenti molto elevati = 80% - 90% e durata degli impianti elevati

1523 1519 1563 1595 1614 1649 1668 1687 1666 1633 1681

1600

1800

+12%

SmallSmall hydrohydro < 10 MW< 10 MW1000

1200

140012%

LargeLarge hydrohydro > 10 MW> 10 MW

285 286 280 281 281 283 284 289 292 293 293

200

400

600

800

0

200

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Numero di impianti idroelettrici per tagliaNumero di impianti idroelettrici per taglia

< 10 MW > 10 MW


Anni 1992Anni 1992--20022002

Energia Idraulica

Tipologia impiantisticaTipologia impiantisticaImpianti ad acqua fluenteImpianti ad acqua fluenteImpianti a deflusso regolato o a bacinoImpianti a deflusso regolato o a bacinoImpianti ad accumulazione per pompaggioImpianti ad accumulazione per pompaggio

Impianti ad acqua fluenteImpianti ad acqua fluenteP i i di ità di l i ( t t tili t è i ll tità

Impianti ad accumulazione per pompaggioImpianti ad accumulazione per pompaggio

Privi di capacità di regolazione (portata utilizzata è pari alla quantitàd’acqua disponibile nel fiume, fino al limite consentito dalle opere di presa);Flussi elevati e bassa caduta;uss e e at e bassa caduta;Sistema di sbarramento che intercetta il corso d’acqua nella zona presceltaed una centrale di produzione elettrica situata in prossimità

Impianti a deflusso regolato o a bacinoImpianti a deflusso regolato o a bacinoProvvisti di un bacino con una certa capacità di invaso in modo da poterProvvisti di un bacino con una certa capacità di invaso in modo da poterregolare la quantità di flusso addotta in turbina;Tipologia di impianto collocato principalmente nei tratti superiori dei fiumi;p g p p p p ;

Lo schema tipo di un impianto include:una riserva d’acqua,un’opera di presa;


un opera di presa;una condotta forzata che convoglia l’acqua fino alle turbine nella centrale.

Energia Idraulica

Impianti ad accumulazione per pompaggioImpianti ad accumulazione per pompaggioTraggono origine dal fatto che una centrale ad acqua fluente utilizza

mediamente solo una parte della portata del corso d’acqua. Disponendo di un p p q pimpianto a serbatoio nelle vicinanze, per la carente interconnessione delle

reti e sotto opportune condizioni risultava già in passato conveniente pompare in questo allo scopo di conservarla per un successivo impiego la portatain questo, allo scopo di conservarla per un successivo impiego, la portata

altrimenti sfiorata. Le turbine della centrale possono così sfruttare sempre, fino al valore massimo per esse ammissibile, la piena portata del corso p p p

d’acqua.

Svantaggi: impatto visivo;gg pVantaggi: assenza di inquinanti, polveri, calore


Energia geotermicag gSfruttamento dell’acqua calda e del vapore nelle aree di attività vulcanica e tettonica;i l d i i i ti di ld id i t i d i it tin alcune zone, dove i giacimenti di rocce calde, aride intrusive ed ignee sono situatevicino alla superficie, l’energia geotermica può essere sfruttata praticando dei forinelle aree calde ed iniettando dell’acqua per creare vapore che può quindi essereutilizzato per generare elettricità mediante macchine a vapore.

Gradiente geotermico:Gradiente geotermico: 3°C/100 m


Energia geotermicag g

Cl ifi i i if i t i fl idi tiClassificazione in riferimento ai fluidi erogati

Sistemi a vapore secco o Sistemi a vapore secco o “a vapore dominante”(impiego diretto in “a vapore dominante”(impiego diretto in turbina, esempio turbina, esempio LarderelloLarderello))

Sistemi a vapore umido o Sistemi a vapore umido o “ad acqua dominante”(acqua a temperatura “ad acqua dominante”(acqua a temperatura maggiore di quella di ebollizione e alta P)maggiore di quella di ebollizione e alta P)

Sistemi ad acqua calda (T<100Sistemi ad acqua calda (T<100°°C)C)

Si t i i ld h ( i i i di f dd t itSi t i i ld h ( i i i di f dd t itSistemi in rocce calde secche ( immissione di acqua fredda tramite Sistemi in rocce calde secche ( immissione di acqua fredda tramite un pozzo)un pozzo)

Sistemi magmatici ( il magma può riscaldare un fluido di lavoro)Sistemi magmatici ( il magma può riscaldare un fluido di lavoro)

Sistemi Sistemi geopressurizzatigeopressurizzati (non ancora sfruttati)(non ancora sfruttati)


g pg p ( )( )

Energia geotermicaNumero di impianti geotermici in Italia – Anni 1992-2002

40

32 33 3435

40

25 25 24 2427 28

30 30

25

30

15

20

Potenza installata > 700 MWe

5

10Potenza installata > 700 MWe

01992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Possibili svantaggi: emissioni acustiche di perforazioni e macchinari;S lti t fl i f hi i i i i i ità i i t


Smaltimento reflui e fanghi nei pozzi: microsismicità, inquinamento dell’acqua

Energia solareDistribuzione spettrale dell’energia raggiante solare esternamente

all’atmosfera terrestre

L’energia della radiazione solare incidente sulla Terra:λ = 0 3 ÷ 2 5 μmincidente sulla Terra:λ = 0,3 ÷ 2,5 μm

Picco massimo d’energia:λ = 0,5 μm

Costante solare: 1400 W/m2 ( al di fuori dell’atmosfera)

Valore massimo misurato sulla superficie terrestre: 1000 W/m2

Componenti diretta, riflessa e diffusaSolare termicoSolare termico

Sfruttamento:

p ,

S l f t lt iS l f t lt i


Solare fotovoltaicoSolare fotovoltaico

Energia solare termica

P d i di i t i i id iP d i di i t i i id i it iit i

Principali applicazioni

Produzione di energia termica per usi idricoProduzione di energia termica per usi idrico--sanitarisanitariProduzione di energia termica per riscaldamento degli Produzione di energia termica per riscaldamento degli ambientiambientiProduzione di energia elettrica in sistemi a Produzione di energia elettrica in sistemi a concentrazione;concentrazione;

..

Componenti: COLLETTORI SOLARI PIANICOLLETTORI A CONCENTRAZIONECO O CO C O


I concentratori parabolicipuntuali utilizzano riflettori

Concentratori parabolico lineari ( alta T)

pparabolici a forma di disco cheinseguono il sole attraverso unmeccanismo di spostamento su(CPL)

Sono collettori a profilo cilindro-

meccanismo di spostamento sudue assi e focalizzano laradiazione solare diretta

parabolico dotati di un sistema ad assedi inseguimento della sorgente solare.La superficie riflettente dei collettori

all’interno di un ricevitore acavità installato, al di sopra deldisco nel suo punto focaleLa superficie riflettente dei collettori

focalizza i raggi solari su un tubo, postolungo la sua linea focale, al cui interno

disco, nel suo punto focale.La tecnologia, essendo di tipo

modulare, permette laun fluido viene riscaldato atemperature che vanno da oltre100°C a 400°C

prealizzazione di centrali stand-alone per utenze isolate ed è ingrado di raggiungere i rendimenti

Concentratori parabolico puntuali Concentratori parabolico puntuali (CPP)(CPP)

100 C a 400 C.I sistemi a CPL sono, tra le tecnologiesolari termiche di potenza, quelle con

grado di raggiungere i rendimentipiù elevati, anche se presentaingenti costi di produzione

(CPP)(CPP)maggiore maturità commerciale;consentono di realizzare architetture diimpianto meno costose più efficienti ed

g pelettrica.


impianto meno costose, più efficienti edadattabili a varie applicazioni.

Andamento delle vendite dei collettori solari in Italia dal 1977 al 2001

80000

60000

70000Alzamento dei prezzi dei combustibili

Shock petrolifero del 1979Campagna dell’ENEL

“Acqua dal sole”

40000

50000

30000

40000

10000

20000

01977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001


Solare fotovoltaicoImpianto solare fotovoltaico sul tetto di un abitazione

• Capacità di produrre energia elettrica in modo modulare;• Richiesta di manutenzione molto contenuta: non vi sono parti in

movimento, il processo di conversione dell’energia avviene a temperatura ambiente e non vengono bruciati combustibili;ambiente e non vengono bruciati combustibili;

• rendimenti massimi del 30%.

Linee di sviluppo per i sistemi di produzioneLinee di sviluppo per i sistemi di produzioneLinee di sviluppo per i sistemi di produzioneLinee di sviluppo per i sistemi di produzione

Impianti di grossa taglia Impianti perImpianti di grossa taglia con potenze nominali

comprese tra le ti i l i li i di

Impianti per l’alimentazione di

utenze isolate, sia nel id i l i


centinaia e le migliaia di kW

campo residenziale, sia in quello industriale

Energia eolicaL’energia cinetica dell’aria in movimento può essere convertita direttamente daun motore eolico, o aeromotore, in energia meccanica disponibile su di unalbero rotante per l’azionamento di mulini, pompe e generatori elettrici.

Piccola taglia potenza < 100 kWPiccola taglia potenza < 100 kW

Media taglia 100 kW < potenza < 1000 kW

Grande taglia potenza > 1000 kW Dimensioni dei rotori delle turbine comprese tra 1 e 112 metri Dimensioni dei rotori delle turbine comprese tra 1 e 112 metri

Schema di un aerogeneratorepp

•Soglia minima di inserimento: ≈ 3 m/s•Soglia minima di inserimento: ≈ 3 m/s(tipica di ciascuna macchina)

V l ità d l t “ i l ” 12 15 /•Velocità del vento “nominale”: 12-15 m/s

•Aerogeneratore è posto fuori servizio > 25 m/s


per velocità del vento:

Energia eolica

Tre tipologie per lo sfruttamento dell’energia eolicaTre tipologie per lo sfruttamento dell’energia eolicap g p gp g p g

Centrali eoliche: contributo più significativo.C i li i i li t i di t 600 kWCampi eolici con singoli aerogeneratori di potenza > 600 kW.

In Italia aerogeneratori da 850 kW, per potenze totali intorno a 30MWMWA livello mondiale aerogeneratori da 1 o 2 MW, per potenze totali finoa 200 MW

Sistemi isolati: a servizio di multiutenze, macchine per piccole comunità o per utenze isolateo per utenze isolate

Sistemi ibridi: eolico-diesel, eolico-idroelettrico, per la produzione di ididrogeno

Possibili svantaggi: bassa concentrazione, forte variabilità, impatto


Possibili svantaggi: bassa concentrazione, forte variabilità, impatto visivo, acustico

Energia dalle maree, dalle onde e dagli oceaniSi tratta di sistemi e tecnologie non maturi, anche se sono già presenti alcuni impiantisperimentali.

1. Si impiega la differenza di temperatura tra la superficie e le profondità marine, quindiconsiderandole due sorgenti a temperature diverse, tramite una macchina operante fra di esseche fornisce lavoro (ciclo diretto) Per ora è ancora teoricoche fornisce lavoro (ciclo diretto). Per ora è ancora teorico.

2. Maree: riguardo al livello del mare si registrano variazioni dal giorno alla notte chepossono essere in alcune località (es Mont Saint Michel in Francia) dell’ordine anche dipossono essere in alcune località (es. Mont Saint Michel in Francia) dell ordine anche diqualche metro. Tale valore di per sé potrebbe avere poca rilevanza, ma va considerata lagrande portata d’acqua interessata da tale movimento. Sono in corso degli studi sperimentalispecialmente in Francia su questo fenomeno almeno un grosso impianto è già in funzionespecialmente in Francia su questo fenomeno, almeno un grosso impianto è già in funzione(centrali mareomotrici in Bretagna, 240 MW di potenza).

3. Moto ondoso: sono necessarie onde abbastanza grandi (altezza ed ampiezza). Si puòottenere energia sfruttando il funzionamento di un galleggiante, che si alza e si abbassa conottenere energia sfruttando il funzionamento di un galleggiante, che si alza e si abbassa conl’onda, esso risulta simile ad una pompa a stantuffo; in alternativa si creano cavità, simili agrotte, dove si intrappolano le onde, ed alla cui sommità si pongono stantuffi o ventole, su cuivengono inseriti meccanismi per muovere alberi in acciaio, e quindi l’alternatore. Ci sono primig p , q pimpianti sperimentali in Inghilterra e Giappone.

4. Correnti: si utilizzano delle paratie, oppure delle grandi ventole immerse. Ci sono impianti


operanti nello stretto di Messina

Impiego delle fonti rinnovabili: panoramaImpiego delle fonti rinnovabili: panorama mondiale ed europeo


Evoluzione dei consumi per fonte (1970-2008)

1 1 MWhMWh = 0.086 = 0.086 toetoe ((tonnetonne ofofoiloil equivalentequivalent ))oil oil equivalentequivalent ))


Evoluzione dei consumi per fonte (1970-2008) –paesi OECDp

Organization for Economic Cooperation and Development (OECD)


Ripartizione dei consumi per regione


Produzione di energia elettrica per fonte


Il ruolo delle fonti energetiche rinnovabiliDatiDati aggiornatiaggiornati:: RENEWABLESRENEWABLES 20102010 GLOBALGLOBAL STATUSSTATUS REPORTREPORTIEAIEA (International(International EnergyEnergy AgencyAgency)) -- KeyKey WorldWorld EnergyEnergy StatisticsStatistics 20102010L'annoL'anno 20092009 èè statostato importanteimportante nellanella storiastoria delledelle energieenergie rinnovabilirinnovabili ininterminitermini didi crescita,crescita, nonostantenonostante lala crisicrisi finanziariafinanziaria globaleglobale..

Le capacità rinnovabile mondiale hacontinuato a crescere a tassi vicini aquelli degli anni precedenti, tra cuiquelli degli anni precedenti, tra cuitroviamo la grid-connected solarefotovoltaica (53%), eolica (32%), solaretermica (21%) geotermica (4 %) etermica (21%), geotermica (4 %) eidroelettrica (3%).La produzione annuale di etanolo e ilbi di l t t d l 10 % ilbiodiesel sono aumentate del 10 % e il9 %,


Impiego delle fonti rinnovabili nel mondo[2008][2008]

[RENEWABLES 2010 GLOBAL STATUS REPORT]


Impiego delle fonti rinnovabili nel mondo

Sia negli Stati Uniti che in Europa, è stata incrementata la capacità di produzione dag p p pfonti rinnovabili quasi in maniera equivalente rispetto a quella relativa all’alimentazioneconvenzionali (carbone, gas, nucleare).Le fonti rinnovabili rappresentano quasi il 50 % della capacità di nuova potenzaLe fonti rinnovabili rappresentano quasi il 50 % della capacità di nuova potenzainstallata in Europa nel 2009.


Produzione di energia elettrica da fonti rinnovabilirinnovabili


Rinnovabili nel mondo


Solare fotovoltaico


Solare termico


Eolico


Etanolo e biodiesel


Panorama Europeo


Impiego delle fonti rinnovabili in Europa


Eolico in EuropaEU Wind Energy Capacity (MW)

Country 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998

EU‐27 74,767 64,712 56,517 48,069 40,511 34,383 28,599 23,159 17,315 12,887 9,678 6,453Germany 25,777 23,897 22,247 20,622 18,415 16,629 14,609 11,994 8,754 6,113 4,442 2,875Spain 19 149 16 689 15 131 11 623 10 028 8 264 6 203 4 825 3 337 2 235 1 812 834

EU Wind Energy Capacity (MW)

Spain 19,149 16,689 15,131 11,623 10,028 8,264 6,203 4,825 3,337 2,235 1,812 834Italy 4,850 3,736 2,726 2,123 1,718 1,266 905 788 682 427 277 180France 4,492 3,404 2,454 1,567 757 390 257 148 93 66 25 19UK 4,051 2,974 2,406 1,962 1,332 904 667 552 474 406 362 333Portugal 3,535 2,862 2,150 1,716 1,022 522 296 195 131 100 61 60D k 3 465 3 163 3 125 3 136 3 128 3 118 3 116 2 889 2 489 2 417 1 771 1 443Denmark 3,465 3,163 3,125 3,136 3,128 3,118 3,116 2,889 2,489 2,417 1,771 1,443Netherlands 2,229 2,225 1,747 1,558 1,219 1,079 910 693 486 446 433 361Sweden 1,560 1,048 788 571 509 442 399 345 293 231 220 174Ireland 1,260 1,027 795 746 496 339 190 137 124 118 74 73

Greece 1,087 985 871 746 573 473 383 297 272 189 112 39Austria 995 995 982 965 819 606 415 140 94 77 34 30Poland 725 544 276 153 83 63 63 27 0 0 0 0Belgium 563 415 287 194 167 96 68 35 32 13 6 6Hungary 201 127 65 61 17 3 3 3 0 0 0 0Czech Republic 192 150 116 54 28 17 9 3 0 0 0 0Finland 146 143 110 86 82 82 52 43 39 39 39 17Bulgaria 177 120 57 36 10 10 0 0 0 0 0 0Estonia 142 78 59 32 32 6 2 2 0 0 0 0Lithuania 91 54 54 51 48 6 6 0 0 0 0 0Luxembourg 35 35 35 35 35 35 22 17 15 10 10 9Latvia 28 27 27 27 27 27 27 24 0 0 0 0Romania 14 11 8 3 2 1 1 0 0 0 0 0Slovakia 3 3 5 5 5 5 3 0 0 0 0 0Cyprus 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Malta 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Slovenia 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

EU‐27 Offshore 2,061 1,471 1,088Turkey 801 458Norway 431 429 333 314 267 160 101Ukraine 94 90 89 86 77


Ukraine 94 90 89 86 77Switzerland 18 14 12 12 12Iceland 0 0 0 0 0Europe (MW) 76,152 65,741 57,136 48,563 40,898

Fotovoltaico nei paesi Europei (stima al 2008)


Fotovoltaico in Europa: potenza installataCountry 2005 2006 2007 2008 2009

EU‐27 2,170 3,420 4,940 10,380 15,860Germany 1 910 3 063 3 846 6 019 9 830

PV in Europe (MWpower)

Germany 1,910 3,063 3,846 6,019 9,830Spain 58 118 733 3,421 3,520Italy 46 58 120 458 1,032Czech Republic 0 1 4 55 466Belgium 2 4 22 71 363Belgium 2 4 22 71 363France 26 33 47 104 289Portugal 3 4 18 68 102Netherlands 51 51 53 57 64Greece 5 7 9 19 55Greece 5 7 9 19 55Austria 24 29 27 32 37United Kingdom 11 14 19 23 33Luxembourg 24 24 24 25 26Sweden 4 5 6 8 9Slovenia 0.2 0.4 1 2 8Finland 4 4 5 6 8Bulgaria 0.8 1 6Denmark 3 3 3 3 5Cyprus 0.5 1 1 2 3Malta 0.1 0.1 0.1 0.2 2Poland 0.3 0.4 0.6 1 1Hungary 0.2 0.2 0.4 0.5 0.7g yRomania 0.2 0.3 0.5 0.6Ireland 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4Slovakia 0 0 0 0.07 0.2Estonia 0 0 0 0.01 0.06


Lithuania 0 0 0 0.06 0.06Latvia 0 0 0 0.004 0.004

Fotovoltaico in Europa


Solare termico in EuropaCountry

Total (2009)

Total (2008)

add 2006 add 2005 add 2004

Germany 8,896,300 7,765,800 1 050 000 665 000 525 000

Solar heating in European Union* (kWth)

Greece 2,851,940 2,707,740 168 000 154 350 150 500Austria 2,517,812 2,268,231 204 868 163 429 127 816Italy 1,404,361 1 124 361 130 200 88 941 68 417France 1,371,370 1,136,870 154 000 85 050 36 400S i 1 261 516 987 816 122 500 74 760 63 000Spain 1,261,516 987,816 122 500 74 760 63 000Cyprus 514,640 485,240 42 000 35 000 21 000Portugal 345,338 223,265 14 000 11 200 7 000UK 332,514 270,144 37 800 19 600 17 500Denmark 330 946 292 796 17 710 14 875 14 000Denmark 330,946 292,796 17 710 14 875 14 000Poland 356,902 255,973 28 980 19 390 20 230

Netherlands 285,139 254,339 10 280 14 174 18 410Sweden 217,362 202,445 19 977 15 835 14 041Belgium 203 593 188 263 24 945 14 164 10 290Belgium 203,593 188,263 24 945 14 164 10 290Czech Republic 147,854 115,570 15 421 10 885 8 575Slovenia 111,510 96,110 4 830 3 360 1 260Slovakia <100,000 66,675 5 950 5 250 3 850Romania <100,000 66 010 280 280 280o a a 00,000 66 0 0 80 80 80Ireland <100,000 52,080 3 500 2 450 1 400Malta <100,000 24,752 3 150 2 800 2 951Bulgaria <100,000 22,120 1 540 1 400 1 260Finland <100,000 17,705 2 380 1 668 1 141Hungary <100,000 17,675 700 700 1 050Luxembourg <100,000 15,750 1 750 1 330 1 190Latvia <100,000 5,005 840 700 350Lithuania <100,000 3,003 420 350 350


Estonia <100,000 1,379 210 175 175EU27+CHGWth

19.08 2.1 1.43 1.14

La situazione italiana


Bilancio energetico italiano in tep (2008)

DatiDati MinisteroMinistero SviluppoSviluppo economicoeconomico


Bilancio energetico italiano in tep (2008)FattoriFattori didi conversioneconversione

11 teptep == 4141..8585 GJ,GJ, perper esempioesempio 11ttb ib i 11 0505 ttbenzina=benzina=11,,0505 teptepEnergiaEnergia elettricaelettrica:: decretidecreti ministerialiministeriali 2020 luglioluglio 20042004prevedeprevede cheche ““LaLa conversioneconversione deidei kWhkWh inin teptep vieneviene effettuataeffettuataprevedeprevede cheche LaLa conversioneconversione deidei kWhkWh inin teptep vieneviene effettuataeffettuatautilizzandoutilizzando l’equivalenzal’equivalenza 11 kWhkWh == 00,,2222xx1010--33 teptep perper ilil primoprimoannoanno didi applicazioneapplicazione deldel presentepresente decretodecreto.. IlIl fattorefattore didiconversioneconversione deidei kWhkWh inin teptep puòpuò essereessere aggiornatoaggiornatopp pp ggggdall’Autoritàdall’Autorità perper l'energial'energia elettricaelettrica ee ilil gasgas sullasulla basebase deideimiglioramentimiglioramenti didi efficienzaefficienza conseguibiliconseguibili nellenelle tecnologietecnologie didigenerazionegenerazione termoelettrica,termoelettrica, alal finefine didi promuoverepromuovere l’efficienzal’efficienzaee lala concorrenzaconcorrenza..

Rendimento medio del parco termoelettrico nazionale


Al 2008: 1 kWh=0,187*10^(-3) tep

Bilancio energetico italiano, quantità (2008)


Bilancio elettrico 2009Nel 2009 la richiesta di energia elettricasulla rete in Italia è risultata pari a 320,3TWh i il 6% i i ttTWh, circa il 6% in meno rispettoall’anno precedente.La crisi economica ha infatti interrotto iltrend di crescita dei consumi elettriciLa richiesta di energia elettrica è statasoddisfatta con un maggior ricorsoalle importazioni nette (+12%) e adun minor ricorso alla produzionenazionale (-8%).Il forte incremento della generazione

da fonti rinnovabili (+19%) hacontribuito a ridurre ulteriormentel’utilizzo dei combustibili fossili (-14%).Le fonti fossili continuano a fornire ilcontributo principale al soddisfacimentodella domanda elettrica (65%), seguitidalle rinnovabili (21%) e dalleimportazioni nette (14%).


Impianti con fonti rinnovabili al 2009

La fonte prevalente continua ad essere quella idroelettricaL’eolico è quello in maggiore crescita: nel corso dell’ultimo anno, infatti, sono stati installati

nuovi parchi per circa 1.360 MW che hanno determinano il raggiungimento di una potenzal i di 4 898 MW (il 38% i iù i l 2008)complessiva di 4.898 MW (il 38% in più rispetto al 2008).

Continuano a crescere a ritmi sostenuti gli impianti fotovoltaici presenti sul territorio nazionaleUn contributo non trascurabile arriva anche dai nuovi impianti alimentati con biomasse e

ifi ti l i t i t ll t d l 30% d d i 1 555 MW d l 2008 i 2 018 MW d l


rifiuti, la cui potenza installata cresce del 30% passando dai 1.555 MW del 2008 ai 2.018 MW del2009.

Andamento delle rinnovabili nel periodo 1997-2008


Confronto con la situazione in Europa


Distribuzione regionale rinnovabilidemarcazione piuttosto nettatra le regioni dell’Italiasettentrionale ed il resto delleregioni peninsulari edinsulari.In particolare si segnalano leIn particolare si segnalano lealte quote della Lombardia edel Trentino, a cui fannoseguito Toscana eseguito Toscana ePiemonte.L’Italia centrale presenta un

d bb tquadro abbastanzaomogeneo: i valori sonoanaloghi ed al disotto del 3%.Tra le regioni meridionali è laPuglia a spiccare sulle altrecon il 3,7%. Sicilia eco 3, % S c a eSardegna mostrano valoriaffini, rispettivamente del2 1% e del 1 8%


2,1% e del 1,8%

Distribuzione regionale rinnovabili: solare

Valori elevati ed omogenei per alcune regioniper alcune regioni settentrionali: Lombardia (10,5%),Trentino (10,0%), E ili R (9 1%)Emilia Romagna (9,1%).

Nell’Italia Centrale primeggiano l’Umbria e le Marche con rispettivamente il 5,3% edrispettivamente il 5,3% ed il 5,1%.

Nelle regioni meridionali eNelle regioni meridionali e nelle isole, la Puglia detiene il primato

i l il 12 3% lnazionale con il 12,3% e la Sicilia con il 5,5% si attesta in seconda


posizione.

Distribuzione regionale rinnovabili: eolico

La Puglia detiene il primato diproduzione superando quotaproduzione superando quota27% ed assieme alla Siciliatotalizzano quasi il 50% di

d i li i It liproduzione eolica in Italia.

La Campania e la Sardegnaseguono, con quoterispettivamente del 20,4% e del12,7%.,


Distribuzione regionale rinnovabili: idroelettricoidroelettrico

Più del 50% della produzione èconcentrata in Lombardia e T.A.A.,ciò è dovuto a:

alla presenza di impianti dit li lligrossa taglia, come quelli a

bacino ed a serbatoio, tipici delleregioni alpine, rispetto allamaggiore presenza nelle regionimaggiore presenza nelle regionidel Sud di impianti ad acquafluente, di taglia molto piùridotta;ridotta;

scarsità ed alla minore intensitàdi precipitazioni atmosferichedi precipitazioni atmosferichenelle regioni meridionali edinsulari rispetto al Nord Italia.


Distribuzione regionale rinnovabili: rifiuti biodegradabilibiodegradabili

valori elevatissimi inLombardia che detiene il56,9% della quotaqnazionale. Segue l’EmiliaRomagna con il 14,1%. AlCentro, il Lazio con il 7,1%Centro, il Lazio con il 7,1%

Tra le regioni meridionali,emergono Puglia e Calabriaemergono Puglia e Calabriacon rispettivamente il 2,5%ed il 2,3%.

La Sardegna segue con il2,2%, mentre la Sicilia èferma a quota zero.


Distribuzione regionale rinnovabili: biogas

primeggiano l’EmiliaRomagna e la Lombardiacon rispettivamente ilcon rispettivamente il18,4% ed il 17,1%.In Italia centrale il Lazio,

%con il 10,4%, surclassa lealtre regioni che siattestano su valori moltodistanti.Tra le regioni meridionali ele isole si distinguono lale isole si distinguono laSicilia e la Campania, conrispettivamente il 4,7% edil 4 4% che nelil 4,4%, che, nelcartogramma concernentei rifiuti, presentano invece

l i i i ll


valori prossimi allo zero.

Distribuzione regionale rinnovabili: biomasse e bioliquidie bioliquidi

In Italia settentrionalebuona diffusione conl’Emilia Romagna chel Emilia Romagna cheraggiunge il 13,3%.In Italia centrale solo’ % fl’Umbria con il 3,7 % ne fautilizzo.Tra le regioni meridionali sigdistinguono la Calabria ela Puglia, conrispettivamente il 26,4% edrispettivamente il 26,4% edil 24,8%.La Sardegna si attesta suun discreto 4 7%un discreto 4,7%,diversamente dalla Siciliache presenta un valore

ll


nullo

Quadro economico di riferimento


Costi di impianto per le rinnovabili


Quadro ambientale


Quadro ambientale


Investimenti nel rinnovabile


Contributi delle rinnovabili negli scenari futuri


Obiettivi e politica europea

la promozione delle fonti rinnovabili è un obiettivo centrale della politica dellaitàcomunità europea.

questo già a partire dalla risoluzione del consiglio del 16 settembre 1986relativa ai nuovi obiettivi comunitari di politica energetica per il 1995 (inrelativa ai nuovi obiettivi comunitari di politica energetica per il 1995 (inseguito sono stati avviati diversi programmi di incentivazione e dipromozione delle fonti rinnovabili (altener, joule, thermie, save e save II).Passo importante: “LIBRO VERDE PER UNA STRATEGIACOMUNITARIA DELLE FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA” (COM96/576) presentato nel novembre 199696/576) presentato nel novembre 1996.L’obiettivo è quello di raddoppiare la quota delle fonti rinnovabili Per il 2010 (12% sul totale dei fabbisogni energetici e 22% sul totale dei fabbisogni(12% sul totale dei fabbisogni energetici e 22% sul totale dei fabbisogni elettrici), potenziando la cooperazione tra gli stati membri mediante politiche incisive a livello nazionale e ad un meccanismo per coordinare gli interventi

li ll i i ff d l li i i i l héa livello comunitario, rafforzando la politica comunitaria nel settore, nonché la valutazione e la sorveglianza dei progressi in materia di penetrazione delle rinnovabilidelle rinnovabili.


Obiettivi e politica europea

nel giugno 1997, il consiglio europeo pubblica “nel giugno 1997, il consiglio europeo pubblica “energia per il futuro: le energia per il futuro: le fonti energetiche rinnovabilifonti energetiche rinnovabili -- libro bianco per una strategia e un pianolibro bianco per una strategia e un pianofonti energetiche rinnovabili fonti energetiche rinnovabili -- libro bianco per una strategia e un piano libro bianco per una strategia e un piano d’azione della comunità” d’azione della comunità”

Misure individuate.accesso equo delle rinnovabili al mercato dell’elettricità;misure fiscali e finanziariemiglioramento delle normative ediliziecampagna per il decollo delle tecnologie sulle energierinnovabilirinnovabili10.000 MWt di impianti a biomassa10.000 MW da grandi centrali eolicheg1.000.000 di sistemi fotovoltaici

Posti occupazionali perPosti occupazionali per TWhTWh di energia prodottadi energia prodottaPosti occupazionali per Posti occupazionali per TWhTWh di energia prodottadi energia prodottaPetrolioPetrolio CarboneCarbone NucleareNucleare IdroelettricoIdroelettrico EtanoloEtanolo EolicoEolico FotovoltaicoFotovoltaico


260260 370370 7575 250250 250250 918918 76.00076.000

la politica europea: gli obiettivi al 2020

Nel 2008 arrivano le proposte della commissione europea sul clima del“ h tt 20 20 20” ( /2008/019)“pacchetto 20-20-20” (com/2008/019).la prima punta sulla riduzione del 20% dell’intensità energetica ai livelliattuali determinata dal rapporto tra consumo di energia e prodotto internoattuali determinata dal rapporto tra consumo di energia e prodotto internolordo;la seconda pone l’aumento del 20% della quota di fonti rinnovabili rispetto alp q ptotale delle fonti primarie utilizzate dalla unione europea;la terza stabilisce una riduzione delle emissioni di CO2 del 20% ai livelli del20052005.Obiettivo dei biocarburanti per i trasporti: una quota minima del 10 % per ibiocarburanti sul totale dei consumi di benzina e gasolio per autotrazionebiocarburanti sul totale dei consumi di benzina e gasolio per autotrazionedell’ue entro il 2020, che dovrà essere conseguita da tutti gli stati membri..per il raggiungimento dei target, ogni singola nazione dovrà fare la suap gg g g , g gparte. Per l’italia è stato stabilito un obiettivo vincolante per le fontirinnovabili pari al 17% (circa un sesto) dei consumi nazionali e unt li d l 13% i tt i li lli d l 2005 d ll i i i di CO2 itaglio del 13% rispetto ai livelli del 2005 delle emissioni di CO2 per isettori civile, agricoltura, trasporti.


Scenari futuri mondiali

L’AUMENTO DEI CONSUMI ENERGETICI È PARI AL 45%,

CON UN INCREMENTOANNUO DELL’1,6%, E SARÀ COPERTO PER ALMENO UN

TERZO DAL CARBONE


TERZO DAL CARBONE.

Scenari futuri mondiali


Scenario per le emissioni di CO2


Scenario per le emissioni di CO2

Contributo delle fonti energetiche alleemissioni di anidride carbonica

Andamento delle emissioni di anidridecarbonica per area


Documents

Fti it i tiiFonti e sistemi energetici Modulo diModulo di ... · 9Energia solare 9Il sole ... generazione di vapore (produzione di energia elettrica); ... reti e sotto opportune condizioni